Gas Turbine vs Steam Turbine
Ang mga turbin ay isang klase ng turbo machinery na ginagamit upang i-convert ang enerhiya sa isang dumadaloy na likido sa mekanikal na enerhiya sa pamamagitan ng paggamit ng mga rotor mechanism. Ang mga turbine, sa pangkalahatan, ay nagko-convert ng alinman sa thermal o kinetic energy ng fluid sa trabaho. Ang mga gas turbine at steam turbine ay mga thermal turbo na makinarya, kung saan ang gawain ay nabuo mula sa enthalpy change ng working fluid; i.e. Ang potensyal na enerhiya ng likido sa anyo ng presyon ay na-convert sa mekanikal na enerhiya.
Batay sa direksyon ng fluid flow turbines ay ikinategorya sa axial flow turbines at radial flow turbines. Sa teknikal na paraan, ang turbine ay isang expander, na naghahatid ng mekanikal na output ng trabaho sa pamamagitan ng pagbaba ng presyon, na siyang kabaligtaran na operasyon ng compressor. Nakatuon ang artikulong ito sa uri ng turbine ng axial flow, na mas karaniwan sa maraming aplikasyon sa engineering.
Ang pangunahing istraktura ng isang axial flow turbine ay idinisenyo upang payagan ang tuluy-tuloy na daloy ng likido habang kinukuha ang enerhiya. Sa mga thermal turbine, ang gumaganang likido, sa isang mataas na temperatura at isang presyon ay nakadirekta sa pamamagitan ng isang serye ng mga rotors na binubuo ng mga angled blades na naka-mount sa isang umiikot na disk na nakakabit sa baras. Sa pagitan ng bawat rotor disk ay naka-mount ang mga nakatigil na blades, na nagsisilbing mga nozzle at gabay sa daloy ng fluid.
Higit pa tungkol sa Steam Turbine
Kahit na ang konsepto ng paggamit ng singaw sa paggawa ng mekanikal na gawain ay ginamit sa mahabang panahon, ang modernong steam turbine ay dinisenyo ng English engineer na si Sir Charles Parsons noong 1884.
Ang steam turbine ay gumagamit ng pressurized steam mula sa boiler bilang working fluid. Ang sobrang init na singaw na pumapasok sa turbine ay nawawala ang presyon nito (enthalpy) na gumagalaw sa mga blades ng mga rotor, at ang mga rotor ay gumagalaw sa baras kung saan sila konektado. Ang mga steam turbine ay naghahatid ng kapangyarihan sa isang makinis, pare-pareho ang bilis, at ang thermal efficiency ng isang steam turbine ay mas mataas kaysa sa isang reciprocating engine. Ang operasyon ng steam turbine ay pinakamainam sa mas mataas na RPM states.
Mahigpit, ang turbine ay iisang bahagi lamang ng cyclic na operasyon na ginagamit para sa pagbuo ng kuryente, na perpektong na-modelo ng Rankine cycle. Ang mga boiler, heat exchanger, pump, at condenser ay bahagi rin ng operasyon ngunit hindi bahagi ng turbine.
Sa modernong panahon, ang pangunahing paggamit ng mga steam turbin ay para sa pagbuo ng kuryente, ngunit noong unang bahagi ng ika-20 siglo, ginamit ang mga steam turbin bilang planta ng kuryente para sa mga barko at makina ng lokomotibo. Bilang eksepsiyon, sa ilang marine propulsion system kung saan ang mga makinang diesel ay hindi praktikal, tulad ng mga carrier ng sasakyang panghimpapawid at mga submarino, ginagamit pa rin ang mga makina ng singaw.
Higit pa tungkol sa Gas Turbine
Ang Gas turbine engine o simpleng gas turbine ay isang internal combustion engine, gamit ang mga gas tulad ng hangin bilang gumaganang fluid. Ang thermodynamic na aspeto ng pagpapatakbo ng gas turbine ay perpektong na-modelo ng Brayton cycle.
Gas turbine engine, hindi katulad ng steam turbine, ay binubuo ng ilang mahahalagang bahagi; iyon ay ang compressor, combustion chamber, at turbine, na pinagsama-sama sa isang umiikot na baras, upang magsagawa ng iba't ibang mga gawain ng isang panloob na combustion engine. Ang paggamit ng gas mula sa pumapasok ay unang na-compress gamit ang isang axial compressor; na gumaganap ng eksaktong kabaligtaran ng isang simpleng turbine. Ang naka-pressure na gas ay idinidirekta sa pamamagitan ng isang diffuser (isang diverging nozzle) na yugto, kung saan ang gas ay nawawala ang bilis nito, ngunit pinapataas pa ang temperatura at ang presyon.
Sa susunod na yugto, ang gas ay pumapasok sa combustion chamber kung saan ang isang gasolina ay nahahalo sa gas at nag-aapoy. Bilang resulta ng pagkasunog, ang temperatura at presyon ng gas ay tumaas sa isang hindi kapani-paniwalang mataas na antas. Ang gas na ito ay dumadaan sa seksyon ng turbine, at kapag dumaan ay gumagawa ng rotational motion sa baras. Ang isang average na laki ng gas turbine ay gumagawa ng shaft rotation rate na kasing taas ng 10, 000 RPM, habang ang mas maliliit na turbine ay maaaring gumawa ng 5 beses na mas marami.
Ang mga gas turbine ay maaaring gamitin upang makagawa ng torque (sa pamamagitan ng umiikot na baras), thrust (sa pamamagitan ng mataas na bilis ng gas exhaust), o pareho sa kumbinasyon. Sa unang kaso, tulad ng sa steam turbine, ang mekanikal na gawain na inihatid ng baras ay isang pagbabago lamang ng enthalpy (presyon) ng mataas na temperatura at presyon ng gas. Ang bahagi ng gawaing baras ay ginagamit upang himukin ang compressor sa pamamagitan ng isang panloob na mekanismo. Ang form na ito ng gas turbine ay pangunahing ginagamit para sa pagbuo ng kuryente at bilang mga planta ng kuryente para sa mga sasakyan tulad ng mga tangke at kahit na mga kotse. Gumagamit ang US M1 Abrams tank ng gas turbine engine bilang power plant.
Sa pangalawang kaso, ang high pressure na gas ay idinidirekta sa pamamagitan ng converging nozzle upang mapataas ang bilis, at ang thrust ay nabuo ng exhaust gas. Ang ganitong uri ng gas turbine ay madalas na tinatawag na Jet engine o turbojet engine, na nagpapagana sa military fighter aircraft. Ang turbofan ay isang advanced na variant sa itaas, at ang kumbinasyon ng parehong thrust at work generation ay ginagamit sa mga turboprop engine, kung saan ginagamit ang shaft work para magmaneho ng propeller.
Maraming variant ng mga gas turbine na idinisenyo para sa mga partikular na gawain. Mas gusto ang mga ito kaysa sa iba pang mga makina (pangunahin ang mga reciprocating engine) dahil sa kanilang mataas na power to weight ratio, mas kaunting vibration, mataas na bilis ng operasyon, at pagiging maaasahan. Ang init ng basura ay halos natatanggal bilang tambutso. Sa pagbuo ng kuryente, ang basurang thermal energy na ito ay ginagamit upang pakuluan ang tubig para magpatakbo ng steam turbine. Ang proseso ay kilala bilang pinagsamang cycle power generation.
Ano ang pagkakaiba ng Steam Turbine at Gas Turbine?
• Ang steam turbine ay gumagamit ng high pressure steam bilang working fluid, habang ang gas turbine ay gumagamit ng hangin o iba pang gas bilang working fluid.
• Ang steam turbine ay karaniwang isang expander na naghahatid ng torque bilang work output, habang ang gas turbine ay isang pinagsamang device ng compressor, combustion chamber, at turbine na nagsasagawa ng cyclic operation upang maihatid ang trabaho bilang alinman sa torque o thrust.
• Ang steam turbine ay bahagi lamang na nagpapatupad ng isang hakbang ng Rankine cycle, habang ang gas turbine engine ay nagpapatakbo ng buong Brayton cycle.
• Ang mga gas turbin ay maaaring maghatid ng alinman sa torque o thrust bilang work output, habang ang steam turbine halos lahat ng oras ay naghahatid ng torque bilang work output.
• Ang kahusayan ng mga gas turbine ay mas mataas kaysa sa steam turbine dahil sa mas mataas na operating temperature ng mga gas turbine. (Mga gas turbine ~1500 0C at steam turbine ~550 0C)
• Ang espasyong kailangan para sa mga gas turbine ay mas mababa kaysa sa pagpapatakbo ng steam turbine, dahil ang steam turbine ay nangangailangan ng mga boiler at heat exchanger, na dapat na konektado sa labas para sa pagdaragdag ng init.
• Ang mga gas turbine ay mas maraming nalalaman, dahil maraming gasolina ang maaaring gamitin at ang working fluid, na kailangang patuloy na pakainin, ay madaling makuha sa lahat ng dako (hangin). Ang mga steam turbine, sa kabilang banda, ay nangangailangan ng maraming tubig para sa operasyon at malamang na magdulot ng mga problema sa mas mababang temperatura dahil sa icing.
